Question

【題目】在研究“導體電流與電阻關系”的實驗中，同學們利用了阻值分別為10Ω、20Ω、30Ω、40Ω的定值電阻和滑動變阻器講行了探究，如圖，已知變阻器規格是“20Ω2A”，學生電源調至15V．

（1）用筆畫線代替導線，將圖甲中的電路連接完整；

（__________）

（2）在連接電路的過程中，開關應處于___________狀態；

（3）閉合開關前，電流表指針如圖乙所示，對電流表的操作應該是___________；

（4）正確連線后，閉合開關，移動滑片，此時眼晴應觀察___________ （選填“電流表”或“電壓表”）．此實驗中，滑動變阻器除了保護電路外還有______________________的作用；

（5）某次實驗時，電流表示數如圖丙所示，為___________ A；

（6）為了順利完成實驗，R兩端的電壓不得低于___________ V；

（7）利用如圖甲所示電路探究電流與電壓的關系時，若定值電阻R=40Ω，電流表和電壓表的量程可任意選取，且電源電壓可調，要求滑動變阻器的滑片從一端調至另一端的過程中，電流表和電壓表指針的偏轉角度始終既不小于滿偏的三分之一又不超過量程，則電源電壓的取值范圍是___________．

Answer 1

【答案】 斷開 調零 電壓表 保持電阻兩端的電壓不變 0.2 10 12V≤U≤15V

【解析】

(1)實驗中電壓表應測定值電阻兩端的電壓，由此連圖；

(2)在連接電路的過程中，應使開關處于斷開狀態；

(3)由圖乙，電流表指針沒有指在零刻度線上，使用電流表前應對電流表進行機械調零，使指針指在零刻度線上；

(4)探究導體電流與電阻的關系時，必須控制導體兩端的電壓值一定，所以眼睛應盯著電壓表；此實驗中滑動變阻器有兩個作用：一是保護電路，二是保持電阻兩端的電壓不變；

(5)根據電流表量程和分度值讀出丙圖中其示數；

(6)當阻值為40Ω的定值電阻與整個滑動變阻器串聯時，電壓表的示數最小，根據電阻的串聯和歐姆定律求出電路中的電流，再根據歐姆定律求出電壓表保持的最小電壓；

(7)①若電流表選取的量程為03A，電流表滿偏的為1A，算出此時R兩端的電壓，再與電壓表的量程對比，判斷出電流表的量程；②若電流表選取的量程為00.6A，電流表滿偏的為0.2A，算出此時R兩端的電壓，再與電壓表的量程對比，判斷出電壓表的量程；由題意可知電流表的示數范圍為0.20.6A，根據≥0.2A，≤0.6A，判斷出電源電壓的范圍；電壓表的示數范圍為515V，則40Ω≥5V，40Ω≤15V，再判斷出電源電壓的范圍，找出電源電壓的公共范圍．

(1)[1]將電壓表的負接線柱與電阻R的右接線柱相連，如圖所示：

(2)[2]在連接電路的過程中，開關應處于斷開狀態；

(3)[3]電流表指針沒有指在零刻度線上，應先對電流表調零；

(4)[4]探究導體電流與電阻的關系時，必須控制導體兩端的電壓值一定，因此閉合開關，移動滑片時眼睛應觀察電壓表；

[5]此實驗中滑動變阻器的另一個作用是保持電阻兩端的電壓不變；

(5)[6]由圖丙，電流表的量程為00.6A，分度值0.02A，示數為0.2A；

(6)[7]當阻值為40Ω的定值電阻與整個滑動變阻器串聯時，電路中的電流為：

，

定值電阻兩端的電壓為：

，

也就是說，為了保證在滑動變阻器電阻范圍內完成本實驗，定值電阻兩端的電壓不能低于10V；

(7)[8]①若電流表選取的量程為03A，電流表滿偏的為1A，

此時R兩端的電壓為：

，

所以電流表選取03A的情況應舍去；

②若電流表選取的量程為00.6A，電流表滿偏的為0.2A，

此時R兩端的電壓為：

，

所以電壓表應選取03V量程的情況應舍去，故電流表量程只能為00.6A，電壓表量程只能為015V；由題意可知電流表的示數范圍為0.20.6A，則有

≥0.2A，

≤0.6A，

解得12V≤U≤24V；

電壓表的示數范圍為515V，當滑動變阻器阻值最大時，則有

40Ω≥5V，

40Ω≤15V

解得7.5V≤U≤22.5V；

當滑動變阻器電阻最小時，則有5V≤U≤15V

綜上電源電壓取值范圍為12V≤U≤15V．